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    超声波流量计在供热系统中应用
    发布时间2019-03-26

    摘要超声波流量计在公司最近这些年使用较多的仪表随着广泛的运用在公司计量领域越来越重要对管网平衡调节发挥的作用也越来越大随着我国供热计量法?#24179;?#33410;能标准不断提高各项能耗指标不断压缩如何能在保证供热质量不下降实现节能降耗就需要对指标精细化控制如何使用好超声波流量计减小其测量误差修正误差值直接关系到能耗指标针对公司超声波流量计使用现状问题进行分析并对其使用进行探索
    1前言
    这些年来随着我国新技术的长足发展及国家加大节能减排力度吸收运用新技术其中超声波流量计在供热管道测量获得了广泛的运用超声波流量计以其安装方便简单方便,无机械损耗寿命长等优点,尤其是外夹式超声波流量计安装方便仅仅是附加在管外探头来测量流量因此对管道不需太多的处理测点局部除锈除漆对管道密闭没有压力损失相比其它在线仪表无需断管处理无任何扰流设备机械转动设备无需缩径引流?#35013;?#31561;安装方便泄露隐?#25216;?#23569;在供热系统领域有着巨大的应用潜力
    在对比公司现有的超声波流量计其中有进口及国产流量计安装有便携式及固定式价格有几千到几万流量计,通过数据的实验比较不同型号不同价格不同安装方式流量计其测量值误差本文主要以超声波流量测量中的现场应用效果探讨公司现应用超声波流量计对供热管道中热水流量进行测量的问题
    2工作原理
    超声波在流体中传播时其传播速度要受到流体流速的影响通过测量超声波在流体中传播速度可以检测出流体的流速而换算出流量来以本公司使用最广泛的时差法超声波流量计图1为例当超声波在流体中传播时顺流方向超声波的传播速度会增逆流方向则减小即同一传播距离就有不同的传播时间再利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速而换算流量即当超声波束在管道内水介质流动方向?#31995;ġ?#19978;游传感器与下流传感器之间传播时水的流动会使超声波的传播时间相对于静态传播产生一个微小变化并且这个传播时间的变化与水的流速成正比这就是时差式超声波流量计的测量原理
    超声波流量计工作原理图
    但目前超声波流量计所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能量及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制,以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全目前国产的超声波流量计理论值只能用于测量150以下的流体测量精度1%?#35805;?#20379;热管道液体的流速常常是每秒0.53m而声波在液体中的传播速度约为1500m/s左右被测流体流速变化带给声速的变化量最大也是10-3数量级若要1%准确度则对声速的测量准确度需求为10-6数量级因此必须有较好的测量条件才能实现较高准确值其具体如下
    1正确选择型号
    超声波流量计这是超声波流量计能够正常工作的基础这其中以介质类型工作压力范围量程比测量准确度等级流量计的探头工作温度的限制为重要参数如果选型不当或不适或会造成流量无法测量或者使用不便等问题出现
    2合理安装位置
    安?#23433;?#21512;理是超声波流量计不能正常工作的主要原因安装需要考虑位置正确性和方式的选则确定位置时除保证足够的上下游直管段外尤其要注意探头换能器尽量避开有强磁场电源的场合如?#21495;?#30005;室变频调速嚣电焊机等工作区域
    3在安装方式上主要有对贴安装方式和V方式Z方式3种
    本公司主要使用时差式超声波流量计见图2图3
    超声波流量计方式安装图
    超声波流量计方式安装图
    通常情况下管径小于300mm时采用V方式安装管径大于200mm时即可以用V方式安装又可以Z方式安装的换能器但尽量选用Z方式因其声波受介质干扰?#23548;?#21450;换热站所固定流量计基本为Z法安装
    3现场应用
    超声波流量计使用注意事项无论固定式或便携式管道参数输入设置必须正确与?#23548;?#30456;符否则流量计不可能正常工作安装外夹式传感器时要使用多的耦合剂把传感器?#31243;?#22312;管道壁上一边察看主机显示的信号强度和信号质量值一边在安装点附近慢慢移动传感器直到收到最强的信号和最大的信号质量值管道直径越大传感器移动范围越大然后确认安装距离是否与M25所给传感器安装距离相吻合传感器是否安装在管道轴线的同一直线上如果信号强度总是0.00字样?#24471;?#27969;量计没有收到超声波信号检查参数包括所有与管道有关的参数是否输入正确传感器安装方法选择是否正确上下探头是否在管道水平线内无轴向夹角与管线贴紧并保证探头与管道贴合间有足够的耦合剂是否离阀门弯头太近特别注意钢板卷成的管道因为此类管道不规则会?#29616;?#24433;响测量如果不是这些原因还是接收不到信号只好换另一测量点试试或者选用插入式传感器确认流量计是否正常可靠的工作信号强度越大信号质量Q值越高其显示的流量值可信度越高流量计越能长时间可靠的工作如果环境电磁干扰太大或是?#37038;?#20449;号太低则显示的流量值可信度就低偏差值就大
    以前进?#23548;?#20026;例?#23548;?#20026;了流量的准确性?#32676;?#22312;总出口上安装2套流量计计算流量以这2个流量计进行比对把便携式流量计安装在同样工况下进行测量在同一时段的工况下取3块流量计数值为保证取值准确性?#30452;?#22810;次取值其具体数?#23548;?#34920;1

    表1中Z法超声波和电磁流量计是前进?#23548;?#29616;场2块总出水流量计仪表都是固定式安装V法超声波为便携式流量计在现场根据工况临时取点安装经过比对发现便携式流量计在现场测量与另2块表出现比较大的偏差这对临时测量管线流量的真实有效数据采集出现?#29616;?#35823;差
    4分析
    经过分析?#35745;?#38149;炉设计最大出水流量为1209m3/s?#24066;?#36229;流量理论为10%即1329m3/s现场固定安装的流量计都在理论?#30340;ڡ?#22914;果以电磁流量计为基准测量值与Z法超声波流量计测量曲线值吻合其测量误差也在表测量精度范围内电磁流量计量准确度0.5%21%超声波流量计高1%2%现场工况影响测量因素其水质没有发生变化现场测量时间段没有水处理水质相对平稳水质的变化对电磁流量计测量值影响比较大锅炉运行负荷没有发生变化和调整泵功率扬程也没有改变
    比对以上数据发现主要是便携式流量计测量误差比较大?#23548;?#34920;明固定Z方式安装的换能器超声波信号强度高测量的信号稳定性也好于现场便携式超声波流量计其测量误差基本在?#24066;?#33539;围内而便携式超声波流量计经过多次调整更换测量点也不能保证其数值的稳定性测量出现了较大的误差其测量值偏差较大可信度?#31995;͡?br /> 5结论
    经过?#23548;?#20351;用便携式超声波流量计对于供热管网流量调节数据测量有一定的参考有效性其值受到不同环境安装调试都比固定式流量计测量数据误差大主要是其测量值有表误差但是其值有一定的规律如果想发挥其效率应结合现场工况一是现场有固定式流量计表应做?#20204;?#26399;数据采集记录工作发生流量突变时要利用便携式超声波流量计进行及时核校比对数据查清流量突变的原因弄清楚是仪表发生?#25910;?#36824;是流量确实发生了变化二是对于临时测量点无固定式流量计的使用人员现场尽量满足设备测量安装需求尽量减少人为因素干扰换能器的安装是影响测量准确度的主要关键因素因此现场应用应根据环境调试安装确保选位好安装好测量准便携式超声波流量计使用效果好?#31561;?#20915;于操作人员结合现场情况判断分析需要人机配合经验的积累

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